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Uma das maneiras de enunciar a 1ª Lei da Termodinâmica é: “a variação da energia do sistema tem que ser igual à energia transferida através das suas fronteiras com as vizinhanças”. Assim, para um sistema fechado sem reação química, ela pode ser expressa pela equação: \[\Delta U + \Delta E_{k} + \Delta E_{p} = Q + W\]
Sendo: \(\Delta U\): variação da energia interna (propriedade termodinâmica da substância); \(\Delta E_{k}\) e \(\Delta E_{p}\): variações das energias cinética e potencial, respectivamente; \(Q\): calor; \(W\): trabalho que acompanha a variação no volume do sistema.
Aplicando-se a 1ª Lei da Termodinâmica e conhecendo-se as propriedades termodinâmicas da água (Tabela a seguir), pode-se estimar a quantidade de trabalho realizado e o calor necessário para uma massa de 1,0 kg de água líquida a 100 ºC, contida em um cilindro por um êmbolo a uma pressão de 0,7 MPa, que é aquecida lentamente até ocupar todo o volume do cilindro. Neste momento, o sistema é uma mistura de líquido mais vapor. Transfere-se, então, mais calor ao sistema, até a água tornar-se vapor saturado a 180 ºC.
| Pressão P (MPa) | Temperatura T (ºC) | Volume Específico \(\nu_{l}\) (m3/kg) | Volume Específico \(\nu_{v}\) (m3/kg) | Energia Interna Específica \(u_{l}\) (kJ/kg) | Energia Interna Específica \(u_{v}\) (kJ/kg) |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,70 | 165 | 0,0011 | 0,30 | 696 | 2572 |
| 0,75 | 168 | 0,0011 | 0,26 | 709 | 2575 |
| 0,80 | 170 | 0,0011 | 0,24 | 720 | 2577 |
| 0,85 | 173 | 0,0011 | 0,23 | 731 | 2579 |
| 0,90 | 175 | 0,0011 | 0,22 | 742 | 2580 |
| 0,95 | 178 | 0,0011 | 0,21 | 752 | 2582 |
| 1,00 | 180 | 0,0011 | 0,20 | 762 | 2584 |
Assinale a alternativa que representa, correta e respectivamente, o valor do trabalho realizado e o calor recebido pelo sistema.